建筑节能论文：建筑遮阳节能计算及对自然通风影响的研究

建筑节能论文：建筑遮阳节能计算及对自然通风影响的研究【中文摘要】夏季,太阳辐射得热量是室内冷、热负荷的主要来源,减少这部分太阳辐射得热量,特别是减少通过外窗的太阳辐射热量是建筑节能工作的重点和难点。建筑遮阳作为建筑设计的重要组成部分对减少建筑能耗、改善室内光环境及提高室内热舒适性都有十分重要的作用。本文以建筑遮阳系统为研究对象,论述了如何评价遮阳构件的遮阳节能效果,以及遮阳构件对建筑自然通风的影响。本文在总结前人对遮阳研究的基础上,主要做了以下工作:1.分别从实践和理论研究两个方面,介绍了国内外遮阳的应用与发展现状;介绍了目前国内主要使用的遮阳评价指标及各自存在的问题。2.对建筑遮阳系统的分类与设计做出了概述与介绍。其中包括建筑遮阳系统的分类与适用性。并从遮阳设计的角度,分析了遮阳设计时的重点与步骤。根据遮阳与日照的计算关系,建立了遮阳与外窗太阳辐射得热模型。3.在太阳辐射得热系数(SHGC,solarheatgaincoefficient)的基础上,提出了新的遮阳评价指标—遮阳节能系数(SESC,shadingenergy—savingcoefficient),并详细介绍其计算方法。该指标综合考虑了太阳直射、散射及反射对遮阳效果的影响,计算方法也更为简单和使用,具有一定的实践意义。4.为使遮阳节能系数更具可操作性,本文利用Visualc++语言编制了用于计算遮阳节能系数SESC的辅助计算程序——SE(ShadeEfficiency)。5.利用DeST能耗模拟软件,模拟计算了重庆某办公楼的能耗结果,并与遮阳节能系数SESC的计算结果做了比较,证明了SESC及SE计算和程序的正确性。6.结合某办公室模型,利用CFD流体模拟软件,研究分析了建筑遮阳对室内自然通风的影响。通过对上述问题的解决,希望能为今后建筑节能规范的实施以及模拟计算外遮阳对建筑空调能耗、室内自然通风的影响方面提供参考的信息。【英文摘要】Insummer,solarheatgainisthemainsourceofroomcoolingload.Howtoreducethispartofheatgainthroughwindowsistheimportantanddifficultpointofthebuildingenergyefficiencywork.Thedesignofsunshadeisakeypartofarchitecturaldesign,anditisofsignificanceinreducingthebuildingenergy—saving,improvingindoorlightenvironmentandindoorthermalcomfort.Thispapermakesresearchesonsunshadeabouthowtoevaluateenergy—savingeffectofshade,andtheinfluenceofshadeonnaturalventilation.Thispapersummarizestherelativeresearchworkanddoessomejobsasfollow:1.Theapplicationanddevelopmentofdomesticandinternationalstatusofshadeisintroducedfrompracticalandtheoreticalaspects.Andindexeswhicharebeingputintopracticeofenvaluationofshadeareintroducedandtheirproblemsarediscussedtoo.2.Buildingshadingsystemiselaborated,whichincludestheclassificationandapplicabilityofshade.Fromtheperspectiveofshadedesign,keypointandstepsofshadedesignisalsoanalyzed.Accordingtothecalculationrelationshipofshadeandsun,modelofsolarheatgainofshadeandwindowareestablished.3.OnthebasisofSHGC,solarheatgaincoefficient,anewevaluatingindex—SESC,shadingenergy—savingcoefficientisproposedandintroducedindetailsofitscalculation.Thisindextakesthedirectradiation,scatteringradiationandreflectingradiationontheeffectofshadingintoaccount.Itscalculationismoresimplesoitisofacertainpracticalsignificance.4.Inordertomakethesolarheatgaincoefficientmoreoperationalcoefficient,anauxiliaryenergycalculationprogram-SE(ShadeEfficiency)basedonVisualc++computerlanguageiscreatedinthisthesis.5.TheenergyconsumptionofaofficebuildinginChongqingissimulatedandcalculatedthroughusingDeSTsimulationsoftware,anditsresultsiscomparedwithSESCinordertocheckandprovethecorrectnessofcalculationsandproceduresofSESCcalculation.6.TheinfluenceofshadeonindoornaturalventilationisstudiedandanalyzedbyCFDfluidsimulationsoftwareinanofficemodelThroughsolvingofthoseproblemsmentionedabove,somehelpfuladvicesforperformingofthedesignstandardforbuildingenergyefficiencyandcalculateeffectsofbuildingconsumptionaswellasinfluenceofindoornaturalventilationareofferedbythisarticle.【关键词】建筑节能建筑遮阳遮阳节能系数自然通风【英文关键词】BuildingEfficiencyBuildingShadingShadingEnergy—savingCoefficientNaturalventilation【目录】建筑遮阳节能计算及对自然通风影响的研究摘要3-4ABSTRACT4-5第一章绪论9-231.1选题背景与意义9-131.1.1选题背景9-101.1.2建筑遮阳的研究意义10-131.2国内外研究现状13-171.2.1国外遮阳发展现状13-141.2.2国内遮阳发展现状14-151.2.3国内外遮阳研究成果151.2.4国内遮阳设计存在的问题15-161.2.5遮阳研究软件的发展16-171.3国内现行评价指标及存在的问题17-201.3.1遮阳系数17-191.3.2透光系数19-201.4本文所研究的问题20-211.5论文的结构及各章节内容21本章小节21-23第二章建筑遮阳系统的分类与设计23-452.1建筑遮阳的分类及适用性23-302.1.1按遮阳构件形状分类23-252.1.2按遮阳构件相对于窗口的位置分类25-272.1.3按遮阳构件的可控性分类27-282.1.4按遮阳的材质分类28-302.2遮阳设计的关键性问题30-332.2.1地理气候302.2.2窗口朝向30-312.2.3遮阳设施的材料与颜色31-322.2.4遮阳房间的用途32-332.3建筑遮阳设计33-372.3.1建筑遮阳设计步骤33-342.3.2遮阳时间的确定34-362.3.3遮阳构建尺寸的计算36-372.4建筑日照与遮阳37-442.4.1太阳热辐射37-392.4.2太阳位置计算39-402.4.3当地太阳时与标准时40-412.4.4建筑外窗接受的太阳辐射模型41-44本章小结44-45第三章建筑遮阳的节能计算45-673.1遮阳节能系数45-473.1.1遮阳节能系数的提出453.1.2遮阳节能系数的计算45-473.2建筑遮阳的直射节能分析47-513.2.1无遮阳通过窗户进入室内的直射得热47-483.2.2设置外遮阳时通过窗户进入室内的直射得热48-503.2.3直射节能系数50-513.3直射节能系数的计算51-593.3.1角系数的计算51-563.3.2自然对流换热量的计算56-583.3.3SHG及SHGC的计算58-593.4建筑遮阳的散热节能计算59-633.4.1散射节能计算分析593.4.2散热节能系数59-633.5内遮阳的遮阳节能系数计算63-653.6组合式遮阳的遮阳节能系数计算65本章小结65-67第四章遮阳节能计算的程序实现及验证67-794.1遮阳节能计算的程序实现67-714.1.1遮阳节能计算辅助程序的编写结构67-684.1.2SE辅助程序应用介绍68-714.2建筑能耗模拟71-754.2.1能耗模拟的目的与方式714.2.2模拟建筑描述71-734.2.3模拟方法与动态计算73-754.3遮阳节能计算的可行性验证75-78本章小结78-79第五章建筑遮阳对自然通风的影响79-935.1自然通风的工作原理与研究方法79-815.1.1自然通风的工作原理与计算79-805.1.2自然通风的研究方法80-815.1.3自然通风的作用问题分析815.2物理模型的建立81-855.2.1建筑模型的建立825.2.2遮阳模型的建立82-835.2.3气象模型的建立83-845.2.4气体流动的基本方程84-855.3室内自然通风气流模拟分析85-925.3.1网格划分及收敛原则86-885.3.2无遮阳形式时的室内自然通风88-895.3.3设置遮阳形式时的室内自然通风89-92本章小结92-93第六章结论与展望93-946.1本文的工作内容936.2对后续工作的展望93-94致谢94-95参考文献95-98在学期间发表的论著及取得的科研成果98